Linux进程相关系统调用（一）

（1）fork和vfork
之前用过fork来创建子进程，知道可以根据返回值来区分父子进程，对于父进程来说，fork的返回值是子进程ID，对于子进程来说返回PID为0.关于这一点，vfork函数与fork函数是相同的。而fork与vfork的区别在于在哪呢？
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用fork创建的子进程会复制父进程的资源，而用vfork创建的子进程会与父进程共享地址空间。
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下面用函数的执行结果说明一下：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int g_var = 0;
int main (void)
{
int var = 1;
pid_t pid;
printf("Process ID: %ld\n",(long)getpid());
printf("Before execute fork system call, g_val = %d,var = %d.\n",g_var,var);
if((pid = fork())<0)
{
printf("Creat a new process failed.\n");
return 1;
}
else if(pid==0)
{
g_var++;
var++;
printf("Process ID: %ld,g_var = %d,var =%d.\n",(long)getpid(),g_var,var);
_exit(0);
}
printf("Process ID: %ld,g_var = %d,var =%d.\n",(long)getpid(),g_var,var);
return 0;
}
修改以上代码，分别使用fork和vfork,执行结果如下：
--->使用fork
gaolu@gaolu-desktop:~$ gcc -o syst systemcall.c
gaolu@gaolu-desktop:~$
gaolu@gaolu-desktop:~$
gaolu@gaolu-desktop:~$ ./syst
Process ID: 6006
Before execute fork system call, g_val = 0,var = 1.
Process ID: 6007,g_var = 1,var =2.
Process ID: 6006,g_var = 0,var =1.
gaolu@gaolu-desktop:~$
gaolu@gaolu-desktop:~$
--->使用vfork
gaolu@gaolu-desktop:~$
gaolu@gaolu-desktop:~$ gcc -o syst systemcall.c
gaolu@gaolu-desktop:~$ ./syst
Process ID: 5990
Before execute vfork system call, g_val = 0,var = 1.
Process ID: 5991,g_var = 1,var =2.
Process ID: 5990,g_var = 1,var =2.
gaolu@gaolu-desktop:~$
gaolu@gaolu-desktop:~$
gaolu@gaolu-desktop:~$
gaolu@gaolu-desktop:~$
以上结果可以证明：用fork函数创建子进程，子进程中修改变量不会影响父进程中变量的取值；用vfork函数创建子进程，子进程修改变量会导致父进程中对应变量值的改变。
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使用fork创建子进程往往不是为了获得完全一样的进程，而是通过exec来执行其他可执行程序，所以完全的复制有些多余，存在一定程度的资源消耗，vfork的出现促进了fork机制的改变，目前linux对fork系统调用的实现采用了写时复制（copy-on-write COW）的方法，只有子进程对内存数据进行写操作时，才会进行资源的复制。COW机制使vfork几乎没有了价值，而且子进程对内存的修改会影响父进程，需要特别注意。
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（2）extc函数族
在子进程中用exec执行其他的可执行程序，可以对进程中的代码段、数据段、堆栈段进行替换。主要几个函数有execl,execlp,execle,execv,execve,execvp(函数定义略)等。

exec后面为l，表示该函数可以使用可变参数（个数可变）；包含v字符，表示支持使用参数列表；包含p，表示如果给出的程序没有给出所在路径，系统会自动搜索PATH路径（不包含p的必须给出文件所在完整路径）。

下面函数示范了execlp和execvp的使用，后者明显具备更大的灵活性。
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main (int argc,char* argv[])
{

if(argc <2)
{
printf("Usage: %s path.\n",argv[0]);
return 1;
}
execlp("/bin/ls","ls",argv[1],(char*)NULL); //支持变长参数，以NULL结尾
return 0;
}
执行结果：
--->execlp()
gaolu@gaolu-desktop:~$
gaolu@gaolu-desktop:~$ gcc -o syst2 systemcall2.c
gaolu@gaolu-desktop:~$ ./syst2
Usage: ./syst2 path.
gaolu@gaolu-desktop:~$ ./syst2 /home/gaolu
commen files music
data.dat~ picture
desktop process.c~
document program~
etcnetworkinterface syst
Examples syst2
fcitx-3.4.2 systemcall2.c
fcitx-install systemcall2.c~
file.c~ systemcall.c~
fileopera~ test.c~
file_operate.c ~ test.dat~
fork_file.c~ test_folder
gao.lu.c~ test_program
ls~ test_program (copy)
LumaQQ uid.c~
lumaqq_2005-linux_gtk2_x86_with_jre.tar.gz uidprint.c~
mnt video
module
gaolu@gaolu-desktop:~$
gaolu@gaolu-desktop:~$
--->execvp()
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main (int argc,char* argv[])
{

if(argc <2)
{
printf("Usage: %s arg list 1 2 3...\n",argv[0]);
return 1;
}

execvp(argv[1],&argv[1]);
return 0;
}
执行结果：
gaolu@gaolu-desktop:~$ gcc -o syst3 systemcall2.c
gaolu@gaolu-desktop:~$ ./syst3
Usage: ./syst3 arg list 1 2 3...
gaolu@gaolu-desktop:~$
gaolu@gaolu-desktop:~$
gaolu@gaolu-desktop:~$ ./syst3 ls /home/gaolu
commen files music
data.dat~ picture
desktop process.c~
document program~
etcnetworkinterface syst
Examples syst2
fcitx-3.4.2 syst3
fcitx-install systemcall2.c
file.c~ systemcall2.c~
fileopera~ systemcall.c~
file_operate.c ~ test.c~
fork_file.c~ test.dat~
gao.lu.c~ test_folder
ls~ test_program
LumaQQ test_program (copy)
lumaqq_2005-linux_gtk2_x86_with_jre.tar.gz uid.c~
mnt uidprint.c~
module video
gaolu@gaolu-desktop:~$

（3）exit和_exit
可以将两者用在main函数中替代return，区别是exit和_exit不考虑返回值类型。
exit和_exit之间的区别在于：
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[1] exit是在ANSIC中说明，_exit是在POSIX中说明。
[2] exit终止调用进程，退出之前关闭所有文件，清空标准输入输出缓冲区，并执行在atexit中注册的回调函数；_exit终止调用进程，但是不关闭文件，不清除标准输入输出缓冲区，也不调用回调函数。
因此vfork（）创建的子进程可以调用_exit退出，但是不要调用exit()退出。
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举例如下：
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
void do_at_exit(void)
{
printf("You can see the output when the program teminates.\n");
}
int main ()
{
int flag = 0;

flag = atexit(do_at_exit);
if(flag != 0)
{
printf("Can't set exit function.\n");
return EXIT_FAILURE;
}

exit(EXIT_SUCCESS);
}
执行结果：
gaolu@gaolu-desktop:~$
gaolu@gaolu-desktop:~$
gaolu@gaolu-desktop:~$ gcc -o syst4 systemcall2.c
gaolu@gaolu-desktop:~$
gaolu@gaolu-desktop:~$ ./syst4
You can see the output when the program teminates. //执行了注册的回调函数
gaolu@gaolu-desktop:~$
gaolu@gaolu-desktop:~$
将函数修改为_exit()以后执行结果如下：
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
void do_at_exit(void)
{
printf("You can see the output when the program teminates.\n");
}
int main ()
{
int flag = 0;

flag = atexit(do_at_exit);
if(flag != 0)
{
printf("Can't set exit function.\n");
return EXIT_FAILURE;
}

_exit(EXIT_SUCCESS);
}
gaolu@gaolu-desktop:~$ gcc -o syst5 systemcall2.c
gaolu@gaolu-desktop:~$ ./syst5 //返回shell之前不会执行do_at_exit()
gaolu@gaolu-desktop:~$
gaolu@gaolu-desktop:~$
gaolu@gaolu-desktop:~$